資源簡介

《控制系統的工作過程與方式》（第2課時）
東方市鐵路中學 陳小芳
一、教材分析
1、本課所處的地位和作用
　　本節課是蘇教版“技術與設計2”第四單元第二節的內容。是本章的教學重點，應將本節視為重點中的重點。從全章的知識結構來看，“控制系統的工作過程與方式” 安排在學生學習了控制的手段與應用之后，是對控制的進一步的學習。這些知識在生產和日常生活中有廣泛的應用，與現代科學技術緊密相關。就本節內容來說，它不但是理解控制系統的類型、組成以及工作過程的基礎，而且也為下一節理解閉環控制系統的干擾與反饋打下基礎，通過學習也有助于學生今后運用簡單的控制方法解決現實生活中遇到的相關問題，發展學生良好的思維品質。
2、教學目標
知識與技能
①知道閉環控制系統的基本組成和工作過程。
②能夠畫出簡單的閉環控制系統方框圖。
③初步掌握開環控制與閉環控制的區別。
過程與方法
結合具體案例,分析閉環控制系統的工作過程，并能畫出閉環控制系統方框圖。
情感態度與價值觀
　　通過領略一些控制系統的奇妙，激發學生探索生活中喜聞樂見的控制系統的興趣，在體驗性學習過程中，培養細心觀察和相互交流的學習習慣與合作精神。
3、教學重點和難點
教學重點：閉環控制系統的基本組成和工作過程。
教學難點：能夠分析簡單的閉環控制事例的工作過程并畫出方框圖。
二、學情分析
學生在前面的學習中已經學習了和分析了控制在生活生產中的應用，獲得了有關控制的基本概念，控制系統和開環控制系統的基本知識，同時也感覺到了控制技術與生活、生產的密切關系,但我校本屆高二學生的現有認知水平與本課所要達到的目標水平還有一定的差距。
三、 教法和學法
1、游戲教學法
將游戲加入教學中，激發興趣。通過游戲中兩種不同情況的對比，使學生對開環與閉環控制建立一個感性的認識
2、對比分析法
通過開環與閉環控制系統工作過程的分析講解，結合簡單的方框圖，通過對比讓其工作過程更加直觀、形象。通過比較，學生可以一目了然主動發現兩個控制行為中本質性的差異,為理解閉環控制奠定基礎。
3、案例分析法：
對比不同的案例比較、分析，歸納出共同點，引出教學重點。
學法：
自主探究法
本節課內容抽象，理論性強。學生在教師設計的問題情境中進行自我探究，通過這種學習方式，充分調動學生的積極性，充分體現了學生的認知主體作用。在這一過程中，學生可以在老師啟發、引導、提示下沿概念框架逐步攀升。
教學準備：收集相關資料和圖片制作多媒體課件和設計游戲規則
四、 教學過程
1.游戲導入
畫笑臉游戲：游戲規則：
黑板上有兩張笑臉但沒有眼睛和嘴巴：兩個小組的同學分別派一名代表參加游戲為笑臉填上眼睛和嘴巴。
A組的同學閉著眼睛畫，B組同學睜開眼睛畫。
讓其他同學觀察，進行比較，哪個小組的同學畫的更漂亮。
比較兩種畫法的差別
思考：
（1）哪組同學獲勝？為什么？（從定位是否準確，誤差大小方面考慮）
（2）A組控制屬于什么控制？請描述一下它的控制過程并畫出控制方框圖。
（3）B組控制過程跟A組一樣嗎？試找出其中的原因。
2．新課講解
案例分析：“游泳池水位控制系統”
上節課給大家留了一個思考題，在游泳池注水控制系統（定時器）中，如果進水管單位時間的水流量不一定，那么游泳池水位的高度與進水的時間還是不是一一對應呢？這可能會出現什么情況？我們能否對該游泳池注水控制系統進行改進，使游泳池的水位準確控制在設定的水位范圍。
游泳池定時注水控制系統方框圖：
利用方框圖分析：在開環控制方式下，如果進水變小了，游泳池中的水就沒有加夠。如果進水變大了，游泳池中的水就會溢出，造成浪費。因此我們可以在游泳池中增加一個檢測水位的裝置，根據檢測的數據與給定的數據進行比較，當實際水位低于設定水位時，繼續進水，否則，關閉進水閥門。
改進后的游泳池注水控制系統的方框圖
討論：
通過前面的對比分析請同學們嘗試歸納出閉環控制系統的概念及一般方框圖
開環控制系統的一般方框圖：
歸納出閉環控制系統的一般方框圖：
對比分析、歸納規律
結合方框圖師生共同探討歸納出以下結論：①系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制過程，我們稱之為閉環控制系統。②開環控制與閉環控制的區別是：開環控制輸入輸出一一對應，輸出量不對系統的控制產生任何影響；閉環控制是在開環控制的基礎上多了一個由檢測裝置組成的環節。
規律應用、首尾呼應
師生共同解釋簡單的閉環控制事例（包括基本組成和工作過程）
事例一：空調溫度控制
事例二：水箱水位自動控制
五、 板書設計及總結
控制系統的工作過程與方式

課件18張PPT。第二節　控制系統的工作過程與方式（二）東方市鐵路中學 陳小芳 控制與設計 根據左圖補全右圖
A組同學代表：閉著眼睛畫
B組同學代表：睜著眼睛畫 比比誰厲害其他同學觀察，進行比較，看哪位同學畫的更漂亮
（1）哪組同學獲勝？為什么？（從定位是否準確，誤差大小方面考慮）
（2）A同學控制屬于什么控制？請描述一下它的控制過程并畫出控制方框圖。
（3）B同學控制過程跟A同學一樣嗎？試找出其中的原因。思考？1、閉著眼睛畫：
人腦控制手畫笑臉：人腦——手——畫出的笑臉
控制過程中，沒有反饋環節，不能對控制結果加以修正、調節。信息是個單程的控制流向。所以是開環控制。 分析原因：2、睜著眼睛畫：
人腦控制手畫眼睛嘴巴，在此過程中，眼睛可以把手的位置及畫的效果及時反饋給大腦，使得大腦準確精細的控制手去畫好眼睛跟嘴巴。控制過程中多出了反饋環節可以把控制結果反饋給人腦，使得控制流向形成了閉合回路。這種控制稱為閉環控制。
人腦——手——畫出的笑臉 |
|———眼睛———————|思考：

在游泳池的定時器注水控制系統中，如果進水管單位時間的水流量不一定，那么游泳池水位的高度與進水的時間還是不是一一對應？可能會出現什么情況？案例分析：游泳池的定時器注水控制水位檢測裝置控制器分組討論我們能否對游泳池注水控制系統進行改進，使游泳池的水位準確控制在設定的水位范圍。討論比較器改進后的游泳池注水控制系統方框圖：游泳池進水閥門控制器給定
水位水流量檢測裝置比較器-+泳池的
水位定義：系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的
控制系統稱為閉環控制系統.
請同學們嘗試歸納出閉環控制系統的概念并畫出它的一般方框圖 簡單閉環控制系統的一般方框圖：被控對象執行器控制器給定量控制量被控量檢測裝置比較器-+閉環控制是在開環控制的基礎上多了一個由檢測裝置組成的信息反饋環節 被控對象執行器控制器給定量控制量被控量檢測裝置比較器-+ 分析理解 檢測裝置：測量出被控量并返回到輸入端
比較器（ ）：將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏 差值
控制器:對偏差值進行運算處理，并向執行器下達控制指令
執行器：根據指令對被控對象進行控制 自主探究事例一：空調的溫度控制
事例二：水箱水位自動控制事例一：空調器溫度控制系統 炎炎夏日，人們采取各種消暑措施消暑，空調是第一選擇。那么，空調器是如何控制溫度的呢？
夏天空調工作過程：打開空調后，用戶須設置一個設定溫度T。接著，微處理器就不斷地將溫度感應器探測出來的室內溫度t與設定溫度T進行比較：如果t > T，則微處理器發出指令使壓縮機開始工作、制冷；如果t < T，則微處理器發出指令使壓縮機停止工作。這樣就達到了恒溫、制冷的效果。
請根據空調器的工作過程，試畫出其溫度控制系統的方框圖。空調器溫度控制系統方框圖如下：設定溫度 壓縮機 空氣溫度 空調器室內實
際溫度 溫度感應器微處理器 設定的水位高度 控制閥門 進水量 水箱水箱的水位 浮球或液位傳感 事例二：水箱水位自動控制系統控制器 根據圖示試畫出水箱水位自動控制系統的方框圖鞏固練習：圖中是一個能夠報警的輸液裝置。其中輸液報警器由彈簧、帶觸點的金屬片A、金屬片B、報警器等組成。請回答：（1）該輸液報警系統的控制是開環控制還是閉環控制？
（2）簡述輸液報警器是如何在輸液瓶中的藥水接近打完時發出報警聲的？

（3）該系統的整體功能是什么？任意換一根勁度系數不同的彈簧，是否會影響整體功能的實現？為什么？ 控
制
系
統開環閉環控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響系統的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞控制系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響輸出量到輸入量之間的信號形成一個回路謝謝

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